Une étude, dont les résultats intitulés «Hidden magnetism at the pseudogap critical point of a cuprate superconductor» ont été publiés dans la revue Nature Physics et sont disponibles en pdf, a permis, en utilisant des champs magnétiques très intenses, de mettre au jour un lien, chez les cuprates, entre le magnétisme particulier de la phase isolante et la phase dite de pseudogap, une phase métallique emblématique des cuprates qui reste énigmatique.

Relevons tout d'abord que, dans les matériaux supraconducteurs, «le courant électrique circule sans dissipation, c'est-à-dire sans consommer d'énergie, ce qui les rend extrêmement attractifs pour beaucoup d’applications». Comme «malheureusement, cette propriété n'existe qu’à basse température ou à haute pression», de «très nombreuses recherches visent à comprendre pour quels matériaux elle pourrait être stabilisée dans les conditions ambiantes ordinaires».

Les cuprates, à base d'oxyde de cuivre, qui figurent parmi les matériaux les plus prometteurs, «ont la température critique, c'est-à-dire la température au-dessous de laquelle ils sont supraconducteurs, la plus haute connue à ce jour (jusqu'à 150 K pour certains cuprates) dans les conditions ambiantes de pression». Ils sont également dotés de «propriétés électroniques hors du commun caractérisées par plusieurs phases, dont la phase supraconductrice».

Concrètement, quand ils sont non dopés, les cuprates présentent «une phase isolante antiferromagnétique ordonnée, gouvernée par des interactions fortes entre électrons et pour laquelle l'orientation des spins électroniques est alternée d'un atome de cuivre à son voisin», tandis que «quand ils sont légèrement dopés avec des charges positives (trous), cet ordre se dégrade, formant une sorte de verre antiferromagnétique». De plus, «une phase métallique dite phase de pseudogap existe également, jusqu'à une valeur de dopage limite».

Jusqu'à présent, «la nature de cette phase de pseudogap de même que les liens existant entre les différentes phases» étaient «pour une grande part inconnus alors qu'ils sont probablement une des clés pour comprendre les propriétés supraconductrices à haute température».

Dans ce contexte et dans le cadre de cette étude, des échantillons du cuprate La_2-xSr_xCuO₄, ont été placés «dans des champs magnétiques très intenses (jusqu'à 80 T) pour supprimer la phase supraconductrice autour du dopage marquant la limite d'existence de la phase de pseudogap (égal à 19%)».

Il a été alors montré, «en combinant des mesures de résonance magnétique nucléaire et de vitesse du son», que la phase de verre antiferromagnétique s'étendait «jusqu'à cette valeur limite de 19%».

Comme ces résultats révèlent «un lien entre la phase antiferromagnétique et la phase de pseudogap», ils suggèrent «fortement que les propriétés de cette dernière prennent racine dans la phase isolante du matériau et qu'elles sont donc aussi gouvernées par les interactions fortes entre électrons». De la sorte, cette étude apporte «une nouvelle pierre à la compréhension des cuprates supraconducteurs qui présentent un des défis intellectuels les plus exaltants de la physique du solide moderne».